FPF2188L浪涌和过压保护开关技术解析

安森美 (onsemi) FPF2188L浪涌和过压保护开关设计用于USB Type-C ^®^ /电源输送（PD）应用中的电源路径。FPF2188L具有单输入单输出（SISO）电源路径。该电源路径（VBUS 至V OUT ）采用低电平有效、额定参数为28V/6A的功率MOSFET开关，内部集成浪涌保护钳位，支持通过GPIO选择OVP。

数据手册；*附件：onsemi FPF2188L浪涌和过压保护开关数据手册.pdf

当VBUS超过3.1V时，BUS_DET与一颗始终开启的LDO配合，为下游器件供电，而不受OVLO和ENB状态影响。此功能可在无电池状态下实现系统供电。FPF2188L具有OTG_DET引脚，可在OTG设备接入时为器件供电。即使VBUS 电压较低，也支持开启功率MOSFET。

安森美 (onsemi) FPF2188L具有VBUS主动放电路径，符合USB Type-C PD标准。FPF2188L采用20焊球晶圆级芯片封装（WL-CSP），间距为0.4mm。

特性

• SISO（单输入单输出）浪涌和过压保护开关
• VBUS 端具备200V浪涌保护能力，符合IEC 61000-4-5标准要求
• 支持最高28V热插拔
• VBUS 电压范围：2.7V至21.0V
• 最大持续电流能力：6A
• 典型导通电阻：9mΩ（5V/+25°C时）
• 通过GPIO选择OVP跳闸电平
• 超快OV响应时间：50ns（典型值）
• 常开LDO输出，BUS_DET
• OTG_DET，用于OTG启动电源
• VBUS 主动放电路径
• 开漏OVP FLAGB
• 过热保护（OTP）

典型应用

功能框图

FPF2188L浪涌和过压保护开关技术解析

‌一、产品概述‌
FPF2188L是一款专为USB Type-C/PD应用设计的单输入单输出（SISO）浪涌和过压保护开关。其核心特性包括：

• ‌功率路径管理‌：内置28V/6A额定功率的MOSFET开关，支持主动低电平控制。
• ‌集成保护功能‌：内置钳位电路，提供浪涌保护和基于GPIO的可选过压保护（OVP）。
• ‌系统供电灵活性‌：通过BUS_DET引脚和常开LDO，可在VBUS≥3.1V时直接为下游设备供电，无需电池支持。
• ‌OTG功能‌：OTG_DET引脚支持OTG设备插入时的启动供电，即使VBUS电压较低也能激活功率MOSFET。

‌应用领域‌：移动手机、平板设备等需要高可靠性电源管理的场景。

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‌二、关键特性详解‌

1. ‌浪涌保护能力‌
   • 符合IEC 61000-4-5标准，VBUS引脚最高可承受‌**±200V浪涌冲击**‌。
   • 集成双向TVS（瞬态电压抑制器），正向导通钳位电压典型值40V，反向耐压至-0.2V。
2. ‌电气性能‌
   • ‌工作电压范围‌：VBUS 2.7V~21.0V，支持热插拔至28V。
   • ‌导通电阻‌：典型值9mΩ（5V/25°C条件下），保障高效能量传输。
   • ‌过压响应时间‌：超快50ns（典型值），确保系统瞬时保护。
3. ‌智能控制功能‌
   • ‌OVP阈值可调‌：通过OVLO_SEL引脚选择12.4V（默认）或21.9V（高电平）触发点。
   • ‌主动放电路径‌：DIS引脚控制VBUS节点放电，放电电阻典型值550Ω。

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‌三、引脚功能解析‌

引脚名称	类型	功能描述
VBUS	输入/电源	功率路径输入/输出端，支持双向电流传输
OTG_DET	模拟输入	OTG模式启动检测，电压范围3.1V~4.85V
OV_FLAGB	开漏输出	过压状态标志，需外接上拉电阻
BUS_DET	输出	常开LDO输出，在VBUS≥3.1V时持续供电

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‌四、极限参数与设计注意事项‌

1. ‌绝对最大额定值‌
   • ‌连续电流‌：VBUS至VOUT路径支持6A，脉冲电流（5ms）可达12A。
   • ‌ESD防护‌：人体模型±2kV，充电器件模型±1kV，系统级接触放电±8kV。
2. ‌布局优化建议‌
   • ‌电容配置‌：VBUS/VOUT引脚需就近布置≥1μF电容（耐压≥50V/25V），以抑制寄生电感影响。
3. ‌热管理要求‌
   • ‌结温范围‌：-65°C~+150°C（存储），工作时需确保结温≤150°C。
   • ‌散热设计‌：热阻θJA为63.3°C/W（基于2oz铜箔PCB），功耗需按16mW/℃减额。

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‌五、典型应用场景分析‌

1. ‌USB PD快充系统‌
   • 利用50ns级OVP响应速度，有效抑制插拔过程中的电压尖峰。
   • 通过DIS引脚实现VBUS快速放电，满足USB Type-C合规要求。
2. ‌OTG设备供电‌
   • 当检测到OTG_DET电压超过2.95V（上升阈值）时，1ms内完成功率MOSFET启动。

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‌六、时序控制逻辑‌

1. ‌正常开关时序‌
   • ‌开启延迟‌：从ENB拉低至VOUT达到90% VBUS，典型时间1ms。
   • ‌关断延迟‌：由ENB控制关断时，VOUT从90% VBUS下降至10%，需12-18ms。
2. ‌保护机制触发‌
   • ‌过压关断‌：检测到VBUS超过OVP阈值后，50ns内切断功率路径。